А.Н. Матвеев - Электричество и магнетизм (1115536), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Формулы (51.15) и (51.17) описывают закон преобразования амплитуд напряжений и сил токов в трансформаторе. Они строго справедливы для идеального трансформатора, в котором нет рассеяния магнитного потока и потерь энергии. Для реального трансформатора они соблюлаются с большой точносп*ю. алеаторная диаграмма холостого хода трансформатора. Холостым ходом трансформатора является его работа при разомкнутой вторичной обмотке. Будем пренебрегать запаздыванием фазы потока магнитной индукции по сравнению с фазой силы тока в первичной обмотке из-за некоторой инерции перемагничивания материала сердечника, Это запаздывание пренебрежимо мало. Поэтому поток можно считать совпадающим по фазе с током в первичной обмотке, который называется током холостого хода.
Ток во вторичной обмотке равен нулю. Из формулы уин» 1)Ф/1)г (51Л 8) следует, что (Г"м отстает на к/2 от потока Ф. Поэтому векторная диаграмма пенагружепного трансформатора имеет вид, изображенный на рис. 210: (г1 — внешнее напряжение, приложенное к первичной обмотке; (/1 "» — напряжение в первичной обмотке в результате самоиндукции; (72»» — нш1ряжение на вторичной обмотке в результате взаим- й 51. Пепи с учетом взаимной индукции 363 ной индукции; 1, — сила тока холостого хода; Фо — поток холостого хода, охватываемый каждым из витков обмоток трансформатора. Как и раньше, потерями и рассеянием потока в трансформаторе пренебре- гаем, По закону электромагнитной индукции им бФ0 = — — У2, с(! и""' = — — А!, нн !1! (51.20) поскольку полные потоки индукции, пронизывающие первичную и вторичную обмотки, равны: Ф! ФО)~! Ф2 Ф0~2 (51.21) Необходимо учесть, что сила тока холостого хода очень мала, как и омнческое сопротивление первичной обмотки по сравнению с ее индуктивным сопротивлением.
Поэтому (см. рнс. 210) У! - У'! -(1"!"; т. е. 11!чк! — 170 (51,23) Разлепив почлепно левые и правые части равенства (51.20) на соответствуюшие части равенства (51.19) н принимая во внимание (51.23), находим (5124) (из !!У!(ж) 2(х векторная диаграмма нагруженного трансформатора. В нагруженном трансформаторе поток Фе, охватываемый каждым из витков обмоток, создается токами как первичной, так и вторичной обмоток.
Э. д. с. самоиндукции в первичной обмотке должна все время компенсировать вне!инее напряжение, т. е. сумма потоков Фгп и Ф"', создаваемых токами первичной и вторичной обмоток, должна быть примерно равна потоку Фе холосто! о хода, т, е. Фо = Ф"'+ Ф'2'. А это приводит к тому, что напряжение во вторичной обмотке будет удовлетворять условию (5124) и для нагруженного трансформатора.
Следует обратить внимание, что потоки Фгп и Ф'2' не являются полпымн потокамн Ф, и Фз, охватываемыми первичной и вторичной обмотками. Потоки Фен и Фси являются потоками, охватываемыми одним витком каждой из обмоток, созданными в сердечнике соответственно токами 1, и 12. Полные потоки, охватываемые первичной и вторичной обмотками, равны Ф, = М! (Ф!" + Ф"'), Ф, = А!2 (Фон + + (р(2!) Векторная диаграмма нагруженного трансформатора изображена на рис. 211. Силы токов 1, и 12 значительно больше силы тока 10 холостого хода, поэтому и создаваемые ими потоки Фсп и Фсп значительно больше потока Фе.
Так как Ф"'+ Ф!" = Фо (комплексные числа), то Збд В, Электромагнитная индукпив н квлзистлцнонкрные переменные хоки Фззз Ф<н — фс" 1Фп>1се(Ф12>1 (51.25) 11, 1М1 = 112 1Ж2, (51.27) 211 Векторная пчагркмме нкгружсн. ного тркисформеторв 212 Аетотрвнсформвтор туз 1 зз2 Зз'2 ~ ~~ З (51.30) О Почему сердечник автотреисфорноторо допхсен быть занкнутыиз Каковы приниипиольные преимущество и недостотки синхронных и асинхронных деиготелед1 Какова роль «проскользы. вопия» в Осинхроннон двиготепе? От чего оно зовисит1 Как должен быть включен тронсфорнатор дпя согпосованил генероторо с иогружоа если сопротивление нагрузки слишкон нало1 Чен реопьиыд трансфорнотор отлнчается от идеапь- ногоз Примем во внимание равенства 1Ф"'1= сопз11111)згз, 1Фпо1= сопя(1121М2, (51.26) которые будут очевидными, если учесть, что Ф"' и Фсп — потоки, создаваемые каждой из обмоток.
Тогда (51.25) принимает вид ра- венства которое удобнее записать в форме 1121 ~1 (51.28) 1)з 1 зтгг что, как и должно быть, совпадает с (51.17). Первые трансформаторы были созданы П. Н. Яблочковым (1847 — 1894) в 1877 г. и Ф. И. Усагнным (1855 — 1919) в 1882 г. 1) втотрансформатор. Очень экономичной конструкцией трансформатора, помогаюшей сберечь обмоточные провода, является автвтраисформатор, изображенный на рис. 212. Физические принципы его работы и формулы аналогичны рассмотренным выше.
Эксплуатационнос отличие состоит в том, что первичная и вторичная обмотки авто- трансформатора находятся между собой в электрическом контакте, а обмотки трансформатора изолированы. Поэтому, например, статические электрические заряды могут перейти из первичной обмотки автотрансформатора во вторичную, а в трансформаторе это исключается. Эти особенности трансформаторов и автотрансформаторов в ряде случаев приходится принимать во внимание.
'$'рансформатор как элемент цепи. Сила тока во вторичной цепи равна (рис. 209) 12 = сггЖ (51.29) Учитывая, что 11Из = 12Дгг, (7зггМз = = суг,'1112, из (51.29) получаем Ь 51, Цепи с учетом взаимной индукции 365 мз ага Схема реатааого трансфер. матора Следовательно, сопротивление )х во вторичной цепи трансформатора представляется со стороны входа эффективным сопротивлением х (51.31) (т х г'тг Это означает, что пгрансформапгор можно использовагпь для согласования исгпочника мощносгпи с нагрузкой для получения максимальной оптдачи мощности (см. (49.34)3. Например, с ег.о помошью можно согласовать большое внутреннее сопротивление усилителя с малым сопротивлением громкоговорителя. Комгглексные импедансы преобразуются также аналогично (51.31).
рсальньгй трансформатор. Из (51.31) видно, что идеальный трансфор- матор со стороны первичной обмотки представляется в виде чистого сопротивления. Индуктивность первичной обмотки никак пе проявляется, что обусловлено взаимным уничтожением магнитных потоков, создаваемых токами в первичной и вторичной обмотках, т.
е. трансформатор в цепи выступает как преобразователь эффективного сопротивления, не обладающий собственной индуктивностью. Приведепньге соотношения справедливы для идеального трансформатора. Реальный трансформатор обладает как индуктивностью, так и емкостью. Эквивалентная схема его представлена на рис. 213. Индуктивности Ег и 1., первичной и вторичной обмоток обусловлены рассеянием магнитного потока, в результате которого нет полной компенсации магнитных потоков, создаваемых токами первичной и вторичнои обмоток.
Сопротивления Вт и йг являются омическими сопротивлениями проводников обмоток. Индуктивность ао в первичной обмотке обусловлена магнитным потоком, соответствующим току холостого хода в первичной обмотке. Емкости С, и Са в обмотках возникают за счет емкостной связи между витками проводников этих обмоток.
Из эквивалентной схемы трансформатора можно заключить, что на очень малых частотах трансформатор перестает работать из-за того, что индуктивное сопротивление оэСо становится очень малым и большая часть тока идет через индуктивность 1.. На достаточно больших частотах трансформатор также не работает, поскольку ток в основном идет через емкость С,, минуя витки трансформатора. В технической характеристике трансформатора всегда указываются пределы его нормальной эксплуатации. й 52. Трехфазвьзй ток Огзиеьзвоюнзея основные физические нвяегшл в Лензп трехфизлого токо.
Определение. Рассмотренный до снх пор ток характеризовался амплитудой и фазой и назывался еднефазным. Совокупность трех одинаковых однофазных токов, сдвинутых друг относительно друга по фазе на одну третью часть периода, называется трехфазным током. Получение трехфазного тока. Рассмотрим генератор переменного тока с тремя отдельными обмотками, в которых генерируется ток, расположенными под углом 120* друг относительно друга (рис. 2 14), Вращающееся магнитное попс, возникшее вследствие вращения постоянного магнита, создаст в обмотках генератора одинаковые, но сдвинутые по фазе напряжения; ~'з = Павзпазг, Юз = 1уаз)п(азу+ 2лг'3), Уз = = Уа Йп(ел — 2п(З). (52.1) Обмотки генератора удобно изобразить в виде схемы рис. 215.
Соединение обмоток генератора звездой. Если три обмотки генератора использовать без связи друг с другом, то генератор трехфазного тока становится просто совокупностью трех отдельных генераторов однофазного тока и никаких новых элементов не содержит. В частности, для передачи электроэнергии к потребителю требуется три пары проводов. Если обмотки соединить между собой определенным способом, то у трехфазного тока обнаруживаются специфические свойства, очень полезные для технических применений.
Существует два вида соединения обмоток генератора — звездой и треугольником. Схема соединения звездой и векторная диаграмма напряжений на обмотках показаны на рис. 216, а, 6. В этом случае имеется общая точка О одинакового потенциала. Напряжение на каждой из обмоток называется фазным. Проводник, соединенный с Уз 214 Генератор грслфвзиыа тока 215 Слсывтичссвас кзабрвдсиив абмоток генератора трехфазного тока Гу Камазы асипвиыв првиму. щвсгва испапьзавамив трем. фазиага тава па сравивиию с адиафазиымг Начврзига смамы савдиивиив иагруюм и гсивратарав зввз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
